ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Расчет усредненных упругих характеристик и КЛТР пропитанных компаундом обмоток трансформаторов и дросселей из "Механическая прочность эпоксидной изоляции " Среди конструкций, при расчете которых необходим учет податливости заливаемых элементов, большую группу составляют трансформаторы и дроссели. В этих конструкциях заливаются обмотки из проводов или фольги, предварительно пропитанные эластичными компаундами. В целом такие элементы обладают заметной податливостью, которую можно регулировать в некоторых пределах и тем самым снижать уровень напряжений в заливочном компаунде. [c.100] Будем называть обмоткой элемент, изготовленный послойной рядовой намоткой проводника одного и того же поперечного сечения и пропитанный компаундом. Катушкой будем называть одну или несколько концентрически расположенных обмоток, залитых совместно компаундом. [c.100] При расчете напряжений в литой изоляции трансформаторов и дросселей в качестве исходных данных необходимы усредненные по сечению значения упругих характеристик и КЛТР пропитанных обмоток, расчет которых рассматривается в данном параграфе. [c.100] Для аналитического определения упругих постоянных материалов, армированных волокнами, наибольшее распространение получил метод приведенного сечения [ПО]. Этот метод основан на предположении, что оба компонента системы деформируются совместно и следуют закону Гука. Аналогичный подход развит в работе [133]. В работах [120, 121] предложены аналитические зависимости для определения упругих постоянных материалов, армированных параллельными круглыми волокнами. Упругие постоянные определены для гексагонального и произвольного расположения волокон. Задача решена вариационным методом в предположении, что полимерное связующее и стекловолокно линейно упруги, изотропны и однородны. Полученные результаты в отличие от результатов, определенных по методу приведенного сечения, учитывают величины коэффициентов Пуассона для составляющих материалов. Точное решение задачи о растяжении бруса, армирующие элементы которого имеют квадратичное расположение, рассматривается в работе [77]. На основе анализа решения в этой работе предложены приближенные формулы для усредненных характеристик материалов. [c.100] Величина поперечного модуля упругости в отличие от продольного в большей степени зависит от геометрии ячейки материала. Это является следствием большого отличия упругих свойств составляющих материалов. Точное определение поперечных упругих характеристик весьма сложно, так как поперечное сечение обмотки является многосвязной областью со статически неопределенными граничными условиями. Один из инженерных подходов к определению поперечного модуля упругости предлагается в работе [133], в которой рассматривается упрощенная модель армированной среды. Уточнение величины модуля упругости сделано в работе [39]. В работе [71] произведено дальнейшее уточнение упругих характеристик армированных композиций, основанное на учете стесненности поперечных деформаций связующего. В работе [20] изложен наиболее общий подход к расчету усредненных упругих характеристик армированных материалов. [c.101] Необходимо отметить, что более или менее точные решения рассматриваемой задачи дают громоздкие формулы, неудобные для инженерных расчетов. С другой стороны, нет смысла в особо строгом рассмотрении данной задачи, так как исходные данные, касающиеся геометрии поперечного сечения армированного тела и упругих характеристик матрицы и арматуры, как правило, имеют небольшую точность, а в некоторых случаях известны только ориентировочно. Поэтому более целесообразным будет отыскание простых решений, основанных на некоторых несущественных упрощениях. В приводимом ниже методе расчета упругих характеристик в некоторых случаях не принимается во внимание податливость медных проводов. Данное допущение вполне приемлемо, так как модуль упругости меди во много раз превосходит модуль упругости пропиточного компаунда. [c.101] Сама величина модуля упругости связующего в пропитанной катушке обычно точно неизвестна. Это вызвано тем, что при изготовлении обмоток катушек между рядами проводников всегда укладывают изоляцию из бумаги, тканевых или пленочных материалов [10], которые пропитываются связующим. Упругие свойства указанных изоляционных материалов после пропитки компаундами неизвестны. Поэтому при расчете усредненных упругих характеристик и КЛТР влиянием изоляции пренебрегают, считая, что все промежутки между рядами проводников заполнены только пропиточным компаундом. Такое допущение, хотя и вносит дополнительные неточности, приемлемо, так как толщина изоляции обычно мала по сравнению с поперечными размерами проводников. Отмеченные допущения позволяют получить более простые расчетные формулы. [c.101] Значительно меньше работ посвящено расчету усредненных КЛТР композиционных материалов. Наиболее общий подход рассмотрен в работе [20]. [c.101] Опуская выводы, которые мало отличаются от аналогичных выводов в работах [20, 39, 71, 133], приведем только порядок расчета усредненных упругих характеристик и КЛТР. [c.102] Расчет упругих характеристик обмотки с прямоугольным расположением проводов. Прежде всего необходимо определить геометрические параметры поперечного сечения пропитанной обмотки (рис. 69). [c.102] Основы выбора геометрических параметров обмоток изложены в работе [10]. Необходимо обратить особое внимание на имеющие место в реальных обмотках разбухание обмотки из-за выпучивания проводов при намотке и неплотность укладки проводов в слое. Эти явления учитываются соответственно коэффициентами разбухания и укладки. В упомянутой работе [10] приводятся значения этих коэффициентов в зависимости от диаметра провода. [c.102] Обычно при конструировании назначаются параметры Я, п, гп, Вх и Ву. Тогда из формул (51) можно определить 6х и а по формулам (52) рассчитать Ь.-, и Ь . [c.103] Параметры 1х(г) необходимы для учета взаимодействия проводов и матрицы нри поперечном нагружении. [c.103] Для облегчения отыскания параметров 1х и Ь на рис. 70 приведен график зависимости величины / от б// , рассчитанный по формулам (54) и (55). [c.103] При Ьг Я ИЗ формулы (62) следует, что Цх2 0. Из соотношений (57) также будет следовать, что 12.х 0. [c.105] Расчет упругих характеристик обмотки с косоугольным расположением проводов. Данный вариант расчета необходимо применять в случае намотки провода с большим натяжением, когда провода из одного ряда обмотки ложатся в промежутки между проводами соседнего ряда (рис. 71). При такой намотке параметр прямоугольной обмотки бх О, что делает неприменимым предыдущий расчет. [c.105] Зная величины бж и Ьг, по формулам (54) и (55) или графику на рис. 70 можно определить величины 1х и /г. [c.106] Расчет модуля упругости Еу вдоль оси у производится, как и для обмотки с прямоугольным расположением проводов, по формуле (59) с той только разницей, что коэффициент / рассчитывается по формуле (65). [c.106] Аналогично коэффициенты поперечной деформации (коэффициенты Пуассона) кух и [Луг принимаются равными 0,33 по соображениям, изложенным выше. В целях упрощения можно принять, что Лжг = Ц2х = 0. Из общих соотношений (57) можно найти остальные коэффициенты Пуассона. [c.106] Расчет упругих характеристик обмотки из шин. На рис. 73 показано поперечное сечение элементарной ячейки обмотки, намотанной из медных шин прямоугольного сечения. Геометрические параметры Ь, к — поперечные размеры шины 2Ьх — длина промежутка между шинами вдоль оси л 2бг —длина промежутка между шинами вдоль оси г Ь , 6г — размеры элементарной ячейки. [c.107] Вернуться к основной статье